Associate Professor Viet erforscht Betonmaterialien aus Klärschlamm und Flugasche

Außerordentlicher Professor Dr. Huynh Trong Phuoc (Universität Can Tho ) beteiligte sich an der Erforschung betonähnlicher Materialien, die den Kräften von Klärschlamm und Flugasche beim Nivellieren standhalten können.

Außerordentlicher Professor Huynh Trong Phuoc (35 Jahre alt) wurde gerade mit dem Golden Globe Award 2023 für seine herausragenden Leistungen im Bereich der wissenschaftlichen Forschung und Ausbildung ausgezeichnet, wobei die Herstellung von Materialien aus Klärschlamm eines der herausragendsten Projekte ist.

Außerordentlicher Professor Phuoc sagte, die Forschung sei während seiner Promotion an der National Taiwan University of Science and Technology vor sieben Jahren durchgeführt worden. Damals hatte ein Abwasseraufbereitungsunternehmen in Taipeh eine Studie in Auftrag gegeben, um den in der Fabrik anfallenden Schlamm als Material für eine interne Deponie auf dem Campus zu verwenden.

Dr. Phuoc und sein Forschungsteam haben eine Formel entwickelt, mit der Sedimente mit Flugasche und einer kleinen Menge Zement und anderen Zusatzstoffen gemischt werden können, um ein kontrolliertes Material mit geringer Festigkeit (CLSM) herzustellen. Der hinzugefügte Zement und die Zusatzstoffe schaffen eine günstige Umgebung für chemische Reaktionen zwischen Flugasche und Sediment, wodurch ein CLSM-Material mit hoher Tragfähigkeit entsteht.

Außerordentlicher Professor Dr. Huynh Trong Phuoc (2. von links) während seiner Studien- und Forschungszeit in Taiwan. Foto: NVCC

Er sagte, dass der Schlamm in Kläranlagen einen relativ hohen Gehalt an Siliziumdioxid (SiO2) und Aluminiumoxid (Al2O3) enthalte, was der Zusammensetzung von Flugasche in Kohlekraftwerken ähnele. Dichte und Partikelzusammensetzung dieser beiden Materialien unterscheiden sich kaum, sodass sie sich gut zum Mischen zur Herstellung von CLSM-Materialien eignen. „Je nach den spezifischen Anforderungen der bestellenden Einheit kann der Gehalt der einzelnen Materialkomponenten angepasst werden, um ein Produkt zu erhalten, das den Verwendungsanforderungen entspricht“, sagte er.

Das Forschungsteam hat ein Verfahren zur Herstellung von CLSM-Materialien unter Verwendung von Schlamm und Asche entwickelt, die direkt von Emissionsquellen ins Labor gebracht und ohne weitere Verarbeitung direkt verwendet werden.

Professor Phuoc erklärte, dass je nach den jeweiligen Bedingungen eine direkte Mischung mit Feuchtigkeit oder eine trockene Mischung möglich sei (das Material muss vor der Verwendung getrocknet werden). Für CLSM-Materialien für die Deponie entschied sich die Gruppe für die Nassmischmethode, um Verarbeitungskosten zu sparen.

Schlammsammelstation im Werk für Forschungszwecke. Foto: NVCC

Nach zahlreichen Labortests, der Auswertung und Anpassung der einzelnen Schritte optimierte das Team die Formel, sodass das Produkt den Anforderungen für die Anwendung entsprach. Dies war zugleich der schwierigste und zeitaufwändigste Schritt, da Konstruktionsberechnungen und Mischvorgänge erforderlich waren. Das Team musste viele Versuche unternehmen, da sich die Produkteigenschaften mit jeder Anpassung einer kleinen Menge an Inhaltsstoffen deutlich veränderten. Darüber hinaus beeinflussten auch die Mischmethode und der Mischprozess sowie die Art der verwendeten Geräte die Forschungsergebnisse erheblich.

Im Vergleich zu herkömmlichen Sandfüllmaterialien handele es sich laut Professor Phuoc um zwei völlig unterschiedliche Methoden. Beim Füllen mit herkömmlichem Sand werde das Material durch die Energie der Walze auf die gewünschte Dichte verdichtet. CLSM hingegen sei ein kontrolliertes Material mit geringer Festigkeit, ähnlich einer Art Beton, dessen Eigenschaften für unterschiedliche Zwecke entwickelt wurden und das somit vollständig an die jeweiligen Nutzungsanforderungen angepasst werden könne. Je höher die Qualitätsanforderungen, desto höher seien die Produktionskosten.

Das Material bietet großes Potenzial für die praktische Anwendung auf Deponien. Professor Phuoc erklärte jedoch, dass für eine massenhafte Nutzung als gängiges Deponiematerial eine Analyse der tatsächlichen Produktionskosten und eine Bewertung der langfristigen Umweltauswirkungen erforderlich sei. „Es bedarf spezifischer Normen und Vorschriften für die technischen Anforderungen an den Bau und die separate Abnahme“, sagte er. Darüber hinaus müsse die Quelle für Schlamm und Flugasche eine qualitativ stabile Sammelquelle sein, die ausreichend große Reserven für eine industrielle Produktion biete, um eine Grundlage für die praktische Anwendung zu schaffen.

CLSM-Materialmikroskop-Aufnahme des Forschungsteams. Foto: NVCC

Die Forschung des Teams fand große Anerkennung und auf dem Gelände einer Wasseraufbereitungsanlage in Taipeh wurde eine Testdeponie eingerichtet. Erste Untersuchungen unmittelbar nach der Inbetriebnahme zeigten die hohe Anwendbarkeit des entwickelten Materials. Das Team überwacht und entnimmt regelmäßig Proben, um die langfristige Leistungsfähigkeit des Materials zu überwachen und so die Design- und Konstruktionsmethoden für CLSM-Materialien zu optimieren.

Es gibt im Land einige Studien zur Anwendung von Flugasche und Schlamm als Füllmaterial, doch wurden nur wenige davon in wissenschaftlichen Artikeln veröffentlicht. Für die Anwendung in Vietnam ist die Entwicklung technischer Standards als Grundlage für die Berechnung von Materialnormen erforderlich, die bei Brücken- und Straßenbauprojekten mit staatlichen Mitteln zum Einsatz kommen.

Darüber hinaus muss die Rohstoffversorgung stabil und kontinuierlich sein, um Großprojekte umsetzen zu können. Flugasche kann den Bedarf decken, doch laut Professor Phuoc ist es schwierig, den Bedarf an Klärschlamm zu decken, da Kläranlagen nur alle ein bis zwei Jahre baggern. Er sagte, dieses Problem könne gelöst werden, indem man die Verwendung anderer Ressourcen als Ersatz für Klärschlamm erforscht oder die Formel ändert, um den Rohstoffanteil zu erhöhen oder zu verringern und gleichzeitig den Bedarf zu decken. „Derzeit haben einige Verkehrsbauunternehmen kleine Pilotprojekte vorgeschlagen und dann die Einführung technischer Standards, Umweltverträglichkeitsprüfungen und anderer Verfahren für eine Massenumsetzung vorgeschlagen“, sagte Professor Phuoc.

Ha An

Quellenlink: https://vnexpress.net/pho-giao-su-viet-nghien-cuu-vat-lieu-betong-tu-bun-thai-va-tro-bay-4662040.html